Wolkenkrabbers kunnen volgens prof.ir. Rob Nijsse een stuk lichter worden gebouwd. Tijdens zijn intreerede, vorige week, presenteerde de bouwkundige een wiskundige formule die dit mogelijk moet maken.
Zeeziek worden in de stad? Het kan op de 59ste verdieping in de Citigroup Center in New York. Als het flink waait, zwiept het topje van het bijna driehonderd meter hoge gebouw zo’n dertig centimeter heen en weer. Stevig is het gebouw wel degelijk, maar comfortabel allerminst.
Het berekenen van de hoeveelheid staal die je in een gebouw moet proppen om het stijf genoeg te maken, is lastig. Meestal wordt het zekere voor het onzekere genomen en worden gebouwen met zo veel materiaal in elkaar gezet dat ze – in tegenstelling tot de Citigroup Center – zelfs tijdens de grootste stormen nauwelijks bewegen, of in elk geval geen zeeziekte veroorzaken.
Zo veel materiaal in een gebouw stoppen, dat is jammer, vindt Nijsse. Door in een vroeg ontwerpstadium te rekenen aan de stevigheid zou je volgens hem maar liefst tien â twintig procent lichter en dus goedkoper kunnen bouwen zonder afbreuk te doen aan de stabiliteit.
Maar daar is wel een nieuwe formule voor nodig. “Eindige elementenprogramma’s stellen ons de laatste twintig jaar in staat om het spanningsverloop in een constructie weer te geven”, vertelt Nijsse. “Maar die modellen worden pas gebruikt in een laat ontwerpstadium. En ze geven niet aan waarom een constructie zich op een bepaalde manier gedraagt.”
Voor het stoeien met constructies bedacht de bouwkundige een algoritme waarin hij een link legt tussen de slingerlengte van een gebouw en de hoogte. “De slingerlengte”, vertelt Nijsse, “is de uitwijking van een toren wanneer deze zich in een toestand van eigentrilling bevindt.” Als kleuter hebben we die eigentrilling of resonantie allemaal al eens gezien, vertelt de onderzoeker in zijn rede: “Als je als kleuter goed hebt opgelet, dan heb je gezien dat even voor het fatale moment van totale instorting, het torentje dat je hebt gebouwd, al als een dronken man heen en weer zwaaide.”
De formule is volgens de onderzoeker vooral interessant voor gebouwen hoger dan tweehonderd meter. Pas dan gaat het slingereffect spelen. “In Dubai hebben ze er echt wat aan. In de de Burj Dubai van 808 meter gaat net zoveel staal als in Nederland in een heel jaar gebruikt wordt. Dat is niet te geloven.”
Omdat er wereldwijd steeds hoger wordt gebouwd, is er volgens de onderzoeker een omslag nodig in het denken over hoogbouw. “Het besparen van materiaal wordt steeds belangrijker. Gebouwen moeten niet meer zodanig gebouwd worden dat ze rustig kunnen wachten op een storm die eens in de vijftig jaar voorkomt. Ze moeten dynamisch worden. Je kunt bijvoorbeeld hydraulisch gestuurde schokdempers in een gebouw verwerken waarmee de wolkenkrabber tegen de wind duwt en deze zichzelf zo stabiliseert. Gebouwen kunnen op die manier nog veel lichter gemaakt worden.”
Zeeziek worden in de stad? Het kan op de 59ste verdieping in de Citigroup Center in New York. Als het flink waait, zwiept het topje van het bijna driehonderd meter hoge gebouw zo’n dertig centimeter heen en weer. Stevig is het gebouw wel degelijk, maar comfortabel allerminst.
Het berekenen van de hoeveelheid staal die je in een gebouw moet proppen om het stijf genoeg te maken, is lastig. Meestal wordt het zekere voor het onzekere genomen en worden gebouwen met zo veel materiaal in elkaar gezet dat ze – in tegenstelling tot de Citigroup Center – zelfs tijdens de grootste stormen nauwelijks bewegen, of in elk geval geen zeeziekte veroorzaken.
Zo veel materiaal in een gebouw stoppen, dat is jammer, vindt Nijsse. Door in een vroeg ontwerpstadium te rekenen aan de stevigheid zou je volgens hem maar liefst tien â twintig procent lichter en dus goedkoper kunnen bouwen zonder afbreuk te doen aan de stabiliteit.
Maar daar is wel een nieuwe formule voor nodig. “Eindige elementenprogramma’s stellen ons de laatste twintig jaar in staat om het spanningsverloop in een constructie weer te geven”, vertelt Nijsse. “Maar die modellen worden pas gebruikt in een laat ontwerpstadium. En ze geven niet aan waarom een constructie zich op een bepaalde manier gedraagt.”
Voor het stoeien met constructies bedacht de bouwkundige een algoritme waarin hij een link legt tussen de slingerlengte van een gebouw en de hoogte. “De slingerlengte”, vertelt Nijsse, “is de uitwijking van een toren wanneer deze zich in een toestand van eigentrilling bevindt.” Als kleuter hebben we die eigentrilling of resonantie allemaal al eens gezien, vertelt de onderzoeker in zijn rede: “Als je als kleuter goed hebt opgelet, dan heb je gezien dat even voor het fatale moment van totale instorting, het torentje dat je hebt gebouwd, al als een dronken man heen en weer zwaaide.”
De formule is volgens de onderzoeker vooral interessant voor gebouwen hoger dan tweehonderd meter. Pas dan gaat het slingereffect spelen. “In Dubai hebben ze er echt wat aan. In de de Burj Dubai van 808 meter gaat net zoveel staal als in Nederland in een heel jaar gebruikt wordt. Dat is niet te geloven.”
Omdat er wereldwijd steeds hoger wordt gebouwd, is er volgens de onderzoeker een omslag nodig in het denken over hoogbouw. “Het besparen van materiaal wordt steeds belangrijker. Gebouwen moeten niet meer zodanig gebouwd worden dat ze rustig kunnen wachten op een storm die eens in de vijftig jaar voorkomt. Ze moeten dynamisch worden. Je kunt bijvoorbeeld hydraulisch gestuurde schokdempers in een gebouw verwerken waarmee de wolkenkrabber tegen de wind duwt en deze zichzelf zo stabiliseert. Gebouwen kunnen op die manier nog veel lichter gemaakt worden.”
Comments are closed.